TOFD超声波衍射时差法

1、TOFD超声波衍射时差法什么是什么是 TOFD?F衍射时差法 (TOFD)是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角” 和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法。 :/ industryinspection 中国工业检验检测网衍射时差技术衍射时差技术F衍射现象FTOFD原理 F实际操作F校准FTOFD优点和局限性 :/ industryinspection 中国工业检验检测网衍射现象衍射现象裂纹衍射波衍射波入射波折射波 :/ industryinspection 中国工业检验检测网衍射现象衍射现象F惠更斯原理:缺陷上的每一个点都产生出一个球面子波。入射波使缺陷产生振动。 :/ in

2、dustryinspection 中国工业检验检测网衍射现象衍射现象裂纹衍射波衍射波入射波折射波向各个方向传播向各个方向传播能量低能量低取决于入射角取决于入射角 :/ industryinspection 中国工业检验检测网TOFD的基本原理的基本原理 TOFD: 典型的设置典型的设置发射探头接收探头直通波上端点下端点内壁反射信号 :/ industryinspection 中国工业检验检测网A扫信号扫信号发射探头接收探头直通波直通波LW上端点上端点下端点下端点内壁反射波内壁反射波BW :/ industryinspection 中国工业检验检测网相位变化相位变化直通波直通波LW上端点上端点下

3、端点下端点内壁反射波内壁反射波BW+-+-需要不检波的A扫来显示相位的变化 :/ industryinspection 中国工业检验检测网传播时间传播时间发射探头接收探头SSdLWBWt0t0始脉冲t :/ industryinspection 中国工业检验检测网传播时间传播时间发射探头接收探头SSdt0t002222tcdSt :/ industryinspection 中国工业检验检测网缺陷深度缺陷深度发射探头接收探头SSdt0t0220222Sttcd :/ industryinspection 中国工业检验检测网缺陷自身高度缺陷自身高度发射探头接收探头2Sd112ddhd2由于计算自身

4、高度只需要测量时间由于计算自身高度只需要测量时间, 所以高度估计会很准确。所以高度估计会很准确。 实际操作中，检测裂纹实际操作中，检测裂纹 1-mm 的精度是完全可以达到的的精度是完全可以达到的 (检测人工缺陷时可以达到检测人工缺陷时可以达到0.1 mm )。 :/ industryinspection 中国工业检验检测网一些典型缺陷一些典型缺陷向外表面延伸的缺陷向内表面延伸的缺陷水平方向的平面形缺陷 向外表面延伸的裂纹向外表面延伸的裂纹发射探头接收探头裂纹尖端裂纹尖端内壁反射波内壁反射波BW直通波被隔开了直通波被隔开了没有直通波没有直通波 :/ industryinspection 中国工业

5、检验检测网向内表面延伸的裂纹向内表面延伸的裂纹发射探头接收探头直通波直通波LW尖端信号尖端信号内壁反射信号被隔开了内壁反射信号被隔开了没有内壁反没有内壁反射波射波 :/ industryinspection 中国工业检验检测网水平方向的平面形缺陷水平方向的平面形缺陷(层间未熔层间未熔, 冷夹层冷夹层)发射探头接收探头直通波直通波LW内壁反射波内壁反射波BW反射回波反射回波反射信号 :/ industryinspection 中国工业检验检测网数据显示数据显示白色白色+黑色黑色-波幅时间时间A扫图用带黑度的线表示扫图用带黑度的线表示 :/ industryinspection 中国工业检验检测网

6、数据显示数据显示D扫扫上表面上表面内壁内壁A扫扫LWBW :/ industryinspection 中国工业检验检测网校准工具校准工具A扫扫D-scanPCSt0t0TcLWBWPCS（探头入射点间探头入射点间距离）距离）, 壁厚壁厚, 速度速度, 探头延时探头延时, 横向波或横向波或 内壁反射信号内壁反射信号不需要知道所有的参数不需要知道所有的参数 :/ industryinspection 中国工业检验检测网测量工具测量工具A扫扫D扫扫指针指针t1t2lPt1,t2 自动计算d1, d2 和 hd1d1h内置的计算器内置的计算器 :/ industryinspection 中国工业检验检

7、测网缺陷位置的影响缺陷位置的影响发射探头接收探头SSdt0t0 x :/ industryinspection 中国工业检验检测网缺陷位置的不确切性缺陷位置的不确切性发射探头接收探头SSt2t1相等时间的轨迹相等时间的轨迹(t1+t2=ct)dmindmax实际上实际上:绝对深度的最大误差低于绝对深度的最大误差低于10 %. :/ industryinspection 中国工业检验检测网横向扫查横向扫查上表面上表面内壁内壁B扫扫直通波直通波这种扫查会产生典型的这种扫查会产生典型的 反向抛物线反向抛物线当探头相对于当探头相对于缺陷对称时时缺陷对称时时间最短间最短 。 :/ industryins

8、pection 中国工业检验检测网TOFD 扫查图扫查图 :/ industryinspection 中国工业检验检测网Lack of FusionPorosityLack of FusionIncompletePenetrationSlagTOFD 图显示出直通波和内壁回波 加上 波型转换信号以及缺陷反射信号TOFD 扫查图扫查图在一幅好的在一幅好的 TOFD图上图上可以清晰地看到直通波。可以清晰地看到直通波。 一般用于校准。一般用于校准。如果待检表面比较干如果待检表面比较干净，则缺陷信号比较净，则缺陷信号比较 明显。明显。 :/ industryinspection 中国工业检验检测网校准

9、校准A扫扫D扫扫PCSt0t0TcLWBWPCS（探头入射点间距探头入射点间距离）离）, 壁厚壁厚, 速度速度, 探头探头延时延时, 横向波或横向波或 内壁反内壁反射信号射信号典型的多通道典型的多通道UT仪器用户界面仪器用户界面友好友好 ，还有软件向导。还有软件向导。 :/ industryinspection 中国工业检验检测网TOFD的优点的优点F对于焊缝中部缺陷检出率很高F容易检出方向性不好的缺陷F可以识别向表面延伸的缺陷F和脉冲反射法相结合时效果更好 :/ industryinspection 中国工业检验检测网TOFD 的局限性的局限性F在外表面附近有约3mm的盲区F内表面附近也可能

10、存在盲区F对“噪声”敏感F夸大了一些良性的缺陷, 如气孔, 未熔合。 :/ industryinspection 中国工业检验检测网应用应用 TOFD 技术检测到的缺陷信号技术检测到的缺陷信号 :/ industryinspection 中国工业检验检测网近表面裂纹近表面裂纹裂纹上尖端信号将直通波信号打断2112X形坡口中部未焊透形坡口中部未焊透上下尖端都有明显的信号12341234 :/ industryinspection 中国工业检验检测网根部未焊透根部未焊透直通波的相位与缺陷相位相同123123 :/ industryinspection 中国工业检验检测网侧壁未熔合侧壁未熔合能够清晰

11、的看到上下尖端信号12341234 :/ industryinspection 中国工业检验检测网气孔气孔气孔信号或单个出现，或成串的出现12312 :/ industryinspection 中国工业检验检测网横向裂纹横向裂纹能够看到裂纹的宽波束信号1234123123 :/ industryinspection 中国工业检验检测网根部内凹根部内凹内壁反射信号发生扭曲123123 :/ industryinspection 中国工业检验检测网层间未熔合层间未熔合123 :/ industryinspection 中国工业检验检测网二、TOFD在压力容器制造过程中现场应用 3、现场缺陷数据分析裂纹1 （08R018 TK101A F6 7.14m） TOFD数据分析结果：H=28.1mm H=9.8mm 位置= 174.1mm L = 323.2mm（焊缝位置偏心） :/ industryinspection 中国工业检验检测网二、TOFD在压力容器制造过程中现场应用 3、现场缺陷数据分析F 裂纹2（08R063 R713 A10 0.3 H=29 L=40 III级 UT